[实用新型]一种四维分数阶超混沌电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是一种四维分数阶超混沌电路，属于混沌信号发生器设计的技术领域。

背景技术

设计高效的混沌信号发生器是提高保密通信安全的有效措施，现有的分数阶混沌信号发生器设计往往只局限于三维混沌系统，但是将三维分数阶混沌系统用于混沌保密通信时，同步精度不高，对参数变化和外界干扰较为敏感，不能精确的实现混沌控制，然而，混沌系统高精度和高抗干扰能力对于图像加密、保密通信等领域具有重要的意义。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种保密性高的四维分数阶超混沌电路，其系统输出的信号具有更强的混沌特性。如果将该系统应用在图像隐藏、保密通信等领域中，能够提高隐蔽性、增强抗破译能力。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种四维分数阶超混沌电路，由第一、第二、第三和第四通道电路组成，第一通道电路由反相器U1、U2、0.98阶反相积分器U3以及电阻R11、R12、R13、R14、R15和Rx1、Rx2组成，第二通道电路由加法器U4、0.98阶反相积分器U5以及电阻R21、R22、R23和Ry1、Ry2组成，第三通道电路由反相器U6、0.98阶反相积分器U7以及电阻R31、R32、R33和Rz1组成，第四通道电路由0.98阶反相积分器U8、电源V1以及电阻R43和Rw1、Rw2组成；第一通道电路的输出信号反馈到输入端，连接电阻Rx1作为一路输入信号，该输出信号还作为第二通道电路中加法器U4的一路输入信号；第二通道电路的输出信号连接电阻Rx2作用于第一通道电路，还连接电阻R33作用于第三通道电路；第三通道电路的输出信号连接电阻Ry2作用于第二通道电路，还连接电阻Rw2作用于第四通道电路；第四通道电路的输出信号反馈到输入端，连接电阻Rw1作为一路输入信号，该输出信号还经过反相器U6，连接电阻R32作用于第三通道电路。

第一通道电路中反相器U1实现非线性环节，限幅电压为20V，0.98阶反相积分器U3由电阻R16、电容C11并联电路与电阻R17、电容C12并联电路串联组成，0.98阶反相积分器U3输出端为X信号；第二通道电路中0.98阶反相积分器U5由电阻R24、电容C21并联电路与电阻R25、电容C22并联电路串联组成，0.98阶反相积分器U5输出端为Y信号；第三通道电路中0.98阶反相积分器U7由电阻R34、电容C31并联电路与电阻R35、电容C32并联电路串联组成，0.98阶反相积分器U7输出端为Z信号；第四通道电路中0.98阶反相积分器U8由电阻R41、电容C41并联电路与电阻R42、电容C42并联电路串联组成，0.98阶反相积分器U8输出端为W信号。

附图说明

图1为本实用新型电路图；

图2为本实用新型的X-Y相图；

图3为本实用新型的X-W相图；

图4为本实用新型的Y-Z相图；

图5为本实用新型的Z-W相图。

具体实施方式

本实用新型所涉及的一种四维分数阶超混沌电路，将该电路产生的具有强混沌特性的信号作为载波信号，与目标信号通过相关算法进行调制，可达到保密传输的目的，提高了保密性能和抗破解能力。

本实用新型所涉及的数学模型如下：

                                                 

式中，x, y, z, w为状态变量，各微分方程的参数均为确定值。

本实用新型所涉及的仿真电路由第一、第二、第三和第四通道电路组成，第一、第二、第三、第四通道电路分别实现上述数学模型中第一、第二、第三、第四函数。

其中，第一通道电路由反相器U1、U2、0.98阶反相积分器U3以及电阻R11、R12、R13、R14、R15和Rx1、Rx2组成。

第二通道电路由加法器U4、0.98阶反相积分器U5以及电阻R21、R22、R23和Ry1、Ry2组成。

第三通道电路由反相器U6、0.98阶反相积分器U7以及电阻R31、R32、R33和Rz1组成。

第四通道电路由0.98阶反相积分器U8、电源V1以及电阻R43和Rw1、Rw2组成。